Mecanismu

Un mecanismu^[1] ye un dispositivu o conxuntu de sólidos resistentes que reciben una enerxía d'entrada y, al traviés d'un sistema de tresmisión y tresformamientu de movimientos, realicen un trabayu.

Mecanismu
engineered physical system (en)

Un mecanismu tresforma'l movimientu d'entrada (llinial, circular, trémbole) nun patrón deseable; polo xeneral desenvuelve una trayeutoria final de salida predecible, acorde al problema que se desea solucionar.

Introducción

Basándose en principios de la mecánica represéntense los mecanismos por aciu engranaxes o ruedes dentaes, colos cualos fórmense sistemes d'ecuaciones, que caractericen el comportamientu y funcionamientu d'un mecanismu. A diferencia d'un problema de dinámica básica, un mecanismu nun se considera como una masa puntual sinón como un conxuntu de sólidos ríxidos enllazaos. Estos sólidos denominar elementos del mecanismu y presenten combinaciones de movimientos relativos de rotación y traslación, que combinaos pueden dar llugar a un movimientu de gran complexidá. Pal analís d'un mecanismu usualmente son necesarios conceutos como'l de centru de gravedá, momentu d'inercia, velocidá angular, ente otros.

La mayoría de vegaes un mecanismu puede ser analizáu utilizando un enfoque bidimensional, lo qu'amenorga'l mecanismu a un planu. En mecanismos más complexos y, poro, más realistes, ye necesariu utilizar un analís espacial. Un exemplu d'esto ye una rótula esférica, que puede realizar rotaciones tridimensionales.

L'analís de los esfuercios internos d'un mecanismu, usualmente realízase una vegada determinada la so cinemática y dinámica, y nesti periodu faise necesariu modelizar dalgunu de los sos elementos como sólidos deformables, y asina por aciu los métodos de la resistencia de materiales y la teoría de la elasticidá pueden determinase les sos deformaciones, según les sos tensiones, y decidir si los esfuercios a los que tán sometíos los elementos del mecanismos pueden ser afechiscamente aguantaos ensin frayatu o perda de la funcionalidad del mecanismu.

Analís de mecanismos

L'analís d'un mecanismu referir a atopar les velocidaes, aceleraciones y fuercies en distintos partes del mesmu, conocíu'l movimientu d'otra parte. En función del oxetivu del analís pueden emplegase diversos métodos pa determinar les magnitúes d'interés ente ellos:

• Métodu de l'aceleración relativa
• Métodu de la velocidá relativa
• Analís dinámicu
• Teoría de control

Pares cinemáticos

Reuleaux llama les conexones ideales ente los enllaces de par cinemáticu. Fixo una distinción ente los pares más altos que se diz que tienen la llinia de contautu ente los dos eslabones más baxos y pares que tienen l'área de contautu ente los eslabones. J. J. Phillips, Llibertá en Maquinaria, Cambridge University Press, 2006 amuesa qu'hai munches maneres de construyir pareyes que nun encaxar nesta clasificación simple.

Par baxu: Un par inferior ye un conxuntu d'enllaces ideales que la so restricción rique una curva o superficie nel cuerpu en movimientu caltener contautu con una superficie curva o nel cuerpu fixu o un planu nel cuerpu en movimientu. Tenemos los siguientes casos:

• Un par de revolución, o conxuntu articuláu, rique una llinia nel cuerpu en movimientu a permanecer co-llinial con una llinia nel cuerpu fixu, y un planu perpendicular a esta llinia nel cuerpu en movimientu caltener contautu con un planu perpendicular similar nel cuerpu fixu. Esto impon 5 restricciones sobre'l movimientu relativu de los enllaces, que poro, tien un grau de llibertá.
• Una articulación prismática, o deslizador, que rique qu'una llinia nel cuerpu en movimientu permaneza co-llinial con una llinia nel cuerpu fixu, y un planu paralelu a la llinia del cuerpu en movimientu caltener contautu con un planu en paralelu a la llinia del cuerpu fixu . Ello impon cinco restricciones sobre'l movimientu relativu de los enllaces, que polo tanto tien un grau de llibertá.
• Una articulación cilíndrica rique qu'una llinia nel cuerpu en movimientu permaneza co-llinial con una llinia nel cuerpu fixu. Ye una combinación d'una articulación de xiru y una xunta esnidiosa. Esta articulación tien dos graos de llibertá.
• Una xunta esférica o esférica, rique qu'un puntu nel cuerpu en movimientu caltenga contautu con un puntu nel cuerpu fixu. Esta articulación tien tres graos de llibertá.
• Una xunta plana rique qu'un planu nel cuerpu en movimientu caltenga contautu con un planu nel cuerpu fixu. Esta articulación tien tres graos de llibertá.

Pares cimeros: Xeneralmente, un par más altu, llinda'l contautu ente un puntu o una llinia . Por casu, el contautu ente una lleva y el so siguidor ye un par más altu llamáu lleva conxunta. De la mesma, el contautu ente les curves envolventes que formen el mallado dientes de dos engranaxes son articulaciones de lleva.

Graos de llibertá

Nun mecanismu resulta de fundamental importancia determinar el númberu de graos de llibertá, una y bones esi númberu enteru ye precisamente'l númberu d'ecuaciones diferenciales de segundu orde que se riquir pa describir dafechu'l mecanismu. El númberu de graos de llibertá determinar a partir del númberu d'elementos o sólidos que formen el mecanismu y de los pares cinemáticos qu'amiesten el movimientu d'unos elementos a otros. El númberu de graos de llibertá determinar según esta fórmula:

${\displaystyle GL=n_{s}GL_{s}-\sum _{k}Y_{pc,k}>0}$

Onde:

${\displaystyle n_{s}}$, númberu de sólidos o elementos que conformen el mecanismu.

${\displaystyle GL_{s}}$ ye'l númberu de graos de llibertá per sólidu (pa un mecanismu planu va ser 3 y pa un mecanismu tridimensional 6).

${\displaystyle Y_{pc,k}}$, el númberu de restricciones qu'impon el k-ésimo par cinemáticu.

Un casu particular de la fórmula anterior, ye'l d'un mecanismu planu ensin enllaces redundante, onde'l númberu de graos de llibertá del mesmu puédense calcular por aciu el criteriu de Grübler-Kutzbach:

${\displaystyle GL=3\left(n_{s}-1\right)-2j_{1}-j_{2}}$

onde:

${\displaystyle GL,}$, númberu de graos de llibertá.

${\displaystyle n_{s}\,}$, númberu d'elementos (eslabones, barres, pieces, etc.) d'un mecanismu.

${\displaystyle j_{1}\,}$, númberu d'uniones (pares cinemáticos) qu'esanicien 2 graos de llibertá.

${\displaystyle j_{2}\,}$, númberu d'uniones (pares) qu'esanicien 1 graos de llibertá.

Ver tamién

• Cinemática direuta
• Mecanismu de movimientu rectilliniu
• Engranaxe
• Lleva (mecánica)
• Polea
• Rueda de Xinebra

Referencies

1. Esti términu apaez nel Diccionariu de l'Academia de la Llingua Asturiana. Ver: mecanismu

Enllaces esternos

• Wikimedia Commons tien conteníu multimedia tocante a mecanismos.
• SAM (Síntesis y Analises de Mecanismos) ye un paquete interactivo de software pal diseñu, analís (movimientu y fuercia) y optimización de mecanismos planares arbitrarios.
• mecanESO Archiváu 2018-09-08 en Wayback Machine. Una WEB onde puedes atopar los conteníos necesarios pa encetar los tos proyeutos mecánicos de TECNOLOXÍA na ESO.

• Datos: Q517596
• Multimedia: Machine elements